Том 17, № 1 (2018)

Решается задача максимизации конечной скорости летательного аппарата при пассивном трансатмосферном движении. Заданы конечные значения высоты и угла наклона траектории. Управлением является коэффициент подъёмной силы (угол атаки). Ранее решение данной задачи оптимизации было проведено на основе метода последовательной линеаризации. Получено, что на больших высотах, в зависимости от выбранного начального приближения, программы управления несколько отличаются. Поэтому целью данной работы является определение оптимальной программы управления на основе «строгого» решения задачи оптимизации принципом максимума Понтрягина. Решение задачи оптимизации проведено на примере трансатмосферного набора высоты субгиперзвукового летательного аппарата MPV – первой ступени аэрокосмической системы RASCAL (США). Коэффициент подъёмной силы (угол атаки) на большей части траектории увеличивается для обеспечения заданных конечных значений высоты и угла наклона траектории, а затем уменьшается для обеспечения наибольшей конечной скорости. Подтверждением правильности полученных решений задачи оптимизации методом принципа максимума является нулевое значение Гамильтониана на оптимальной траектории. Полученные результаты показывают близость решений рассматриваемой задачи оптимизации методом принципа максимума и методом последовательной линеаризации.

Рассматривается бесплатформенный инерциальный измерительный блок (БИИБ) со структурной избыточностью, предназначенный для повышения отказоустойчивости и точности БИНС для изделий ракетно-космической техники. БИИБ включает шесть датчиков угловой скорости и шесть акселерометров, что позволяет для датчиков каждого типа с высокой вероятностью диагностировать и парировать одну неисправность и с более низкой вероятностью – две неисправности. Приведены известные теоретические и практические технические решения в этой области. Рассматривается задача оптимизации ориентации измерительных осей; критерием оптимизации является точность оценки проекций измеряемого вектора в ортогональной приборной системе координат. Приводится решение задачи в условиях отсутствия неисправностей, одной неисправности и двух неисправностей. Анализируются алгоритмы контроля, диагностики и парирования неисправностей (КДПН). Рассматриваются результаты тестирования базовых алгоритмов КДПН, проведённого с помощью математического моделирования. Приводится сравнение полученных оптимальных конфигураций измерительных осей с точки зрения эффективности диагностики. Показано, что ни один из методов не даёт 100-процентной правильной диагностики не только для двух, но и для одной неисправности. Анализируются возможные причины неправильной диагностики.

Беспилотные летательные аппараты имеют огромный потенциал и перспективы в расширении области применения: от фото- и видеосъёмки до обеспечения сотовой связи и ретрансляции сигналов. Самарским национальным исследовательским университетом имени С.П. Королёва разрабатывается атмосферный псевдоспутник, который должен функционировать исключительно за счёт солнечной энергии. Проведено исследование эффективности использования фотоэлектрических преобразователей в составе бортовой аппаратуры атмосферного псевдоспутника на базе беспилотного летательного аппарата «Фотон-601». Выполнен сравнительный анализ различных типов фотоэлектрических преобразователей из аморфного кремния. Разработана математическая модель и приведены расчёты площади покрытия солнечными элементами для выработки достаточной для функционирования мощности. Для соответствующей площади покрытия приведён расчёт массы солнечных элементов. Также в целях снижения массы беспилотного летательного аппарата и, как следствие, энергопотребления разработана методика математического расчёта минимальной и достаточной необходимой ёмкости аккумуляторной батареи, исходя из максимального количества солнечной энергии, которую возможно преобразовать в течение суток. Проанализированы результаты лётных испытаний и обозначены перспективы использования фотоэлектрических преобразователей в составе солнечных батарей атмосферных псевдоспутников

При разработке биротативных вентиляторов для перспективных авиационных двигателей нового поколения с закапотированными лопатками (CRTF) важно обеспечить хорошие акустические и аэродинамические характеристики. В обеспечение аэродинамических и акустических исследований исходного варианта модели перспективного биротативного вентилятора CRTF1 с  в заглушенной камере на стенде Ц3-А (ЦИАМ) были разработаны его экспериментальная и математическая модели и проведены расчёты стационарных вязких трёхмерных течений и интегральных характеристик. Приведены результаты сравнения расчётных в приближении «mixing plane» и экспериментальных данных CRTF1. Данное сравнение должно показать правомочность проектирования биротативного вентилятора CRTF2A в приближении «mixing plane» без учёта нестационарного взаимодействия. Указанные сравнения расчётных и экспериментальных данных демонстрируют хорошее совпадение при . При  совпадение расчётных и экспериментальных данных удовлетворительное – максимальная погрешность не превышает 2%. Представлены результаты газодинамической оптимизации формы углепластиковой лопатки закапотированного биротативного вентилятора с использованием 3D-обратной задачи. Отличие углепластиковой лопатки от сплошной титановой лопатки заключается в более толстых передней и задних кромках и увеличенной максимальной толщине профиля.

Рассмотрены вопросы выбора материалов для создания размеростабильных несущих конструкций оптико-электронных комплексов космического назначения. Представлены физико-механические характеристики успешно применяемых и перспективных композитов, полученные теоретически и экспериментально. Проведён сравнительный анализ характеристик углепластиков в зависимости от процентного содержания наполнителя в матрице композита, а также в зависимости от модуля упругости угольного волокна. Получены экспериментальные данные по характеристикам углепластиков на основе различных волокон. Теоретически и экспериментально исследована зависимость коэффициента линейного температурного расширения (КЛТР) различных углепластиков с однонаправленной и квазиизотропной структурой. Показана устойчивость величины КЛТР, близкой к 1·10^-6 ˚C^-1, в области объёмного содержания наполнителя 50-60%. Проведено сопоставление КЛТР и модулей упругости углепластиков с соответствующими характеристиками оптических стёкол элементов конструкции телескопов. Обсуждается задача разработки композита с величиной КЛТР, характерной для титановых сплавов. Даны рекомендации по применению рассмотренных композиционных материалов при создании размеростабильных космических конструкций.

Рассмотрены зависимости характеристик малоцикловой и многоцикловой усталости от критерия среднеинтегральных остаточных напряжений. Обозначена существенная роль данных характеристик в обеспечении надёжности авиационной техники. Исследование проводилось для болтов М6 из титанового сплава ВТ6 при различных способах наведения остаточных напряжений. Во всех случаях зависимости носят квадратичный характер. Дальнейший анализ показал, что при изменении остаточных напряжений между приращениями циклической долговечности и предельной амплитудой цикла существует линейная зависимость. Данный вывод справедлив для всех рассмотренных способов наведения остаточных напряжений. Указанные приращения являются линейными функциями от критерия среднеинтегральных остаточных напряжений. Приведена методика определения приращения предельной амплитуды цикла с использованием критерия среднеинтегральных остаточных напряжений. Особое внимание уделено способу нахождения коэффициента влияния остаточных напряжений на предельную амплитуду цикла при постоянном среднем напряжении. Обоснован подход к определению приращения циклической долговечности по известному значению приращения предельной амплитуды цикла, определяемому с использованием критерия среднеинтегральных остаточных напряжений.

Предлагается улучшение динамических характеристик вибрационных машин на основе использования резонансных колебательных систем с двумя и более степенями свободы. Показано, что разумное усложнение моделей за счёт увеличения числа степеней свободы, учёта нелинейности позволяет повысить взаимное усиление колебаний парциальных подсистем и раскрыть дополнительные возможности в разработке новой техники и технологий. Вовлечение объектов колебательной системы в коллективное взаимодействие достигается на основе использования сложных резонансов, которые реализуются только в связанных системах. Таким резонансом является комбинационный параметрический резонанс, обусловленный парным взаимодействием собственных форм колебаний. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований самосинхронизации параметрических роторно-маятниковых вибровозбудителей, установленных на общем упругом изотропном основании. Динамическая модель вибрационной машины представлена совокупностью равноправных взаимодействующих нелинейных осцилляторов (маятников), при резонансном возбуждении которых реализуется эффект Гюйгенса, то есть самосинхронизация по типу маятниковых часов (маятниковая самосинхронизация). Один или несколько осцилляторов выполняют функции рабочего органа вибрационной машины. Другие осцилляторы этой системы играют роль инерционного элемента роторно-маятникового вибровозбудителя. Показано, что при совместной работе как минимум двух роторно-маятниковых вибровозбудителей реализуется самосинхронизация по типу неуравновешенных роторов (роторная самосинхронизация). Таким образом, исследуемое устройство совмещает в себе одновременно роторно-маятниковую самосинхронизацию. Приводятся результаты численного моделирования в виде амплитудно-частотных характеристик и зависимостей частот генерации от частоты параметрического возбуждения. Установлено, что амплитуда колебаний рабочего органа за счёт резонансных взаимодействий с маятниками возбудителя слабо реагирует на увеличение демпфирования. Сумма собственных частот маятников и рабочего органа удовлетворяет условию комбинационного параметрического резонанса во всём диапазоне области неустойчивости.

Предлагается способ организации и хранения информации для формирования многомерного массива связанных актуальных данных, отражающих задокументированный факт осуществления хозяйственных операций в едином информационном пространстве. Раскрывается суть предлагаемого способа, основанная на структурировании данных, соответствующих первичным документам, детализированных до логически завершённых хозяйственных операций и имеющих жёсткие связи между собой. Описывается опыт создания автоматизированной системы управления на базе разработанного способа организации и хранения данных о хозяйственной деятельности. Предлагается использовать полученный массив структурированных данных для интеграции с функциональными учётными системами, служащими для автоматизации основных процессов в управлении предприятием, на базе формируемой OLAP-системы. Приводятся примеры внешних воздействий на автоматизированные системы управления и пути устранения возникающих при этом проблем. Показывается решение задачи о сопряжении в управленческом учёте бюджета доходов и расходов и бюджета движения денежных средств. Делаются выводы о положительном эффекте внедрения автоматизированной системы управления предприятием на основе разработанного способа организации и хранения фактических данных о покупках, продажах и собственных затратах и их связи с функциональными автоматизированными системами.